2.5 自由落体运动
一、教学目标
1、知识目标：学习自由落体运动、理解自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律。
2、水平目标：培养学生在实验探索中实行研究性学习，体验学生间的交流合作。
3、情感目标：让学生受到见义勇为的思想教育和集体观点教育。 二、教学重点
1. 自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。 2. 掌握自由落体运动的规律，并能使用其解决实际问题。 三、教学难点
1. 理解并使用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。 四、教学过程
（—）、引入 新课：
（画外音）本报讯 ： 5月9日下午，一位4岁小男孩从高层塔楼的15层坠下，被同楼住户在下边接住，幸免于难。
这天下午，家住六里屯4号楼15层的刘某出门去倒垃圾，一不留神装有撞锁的门“咣当”一声反锁上了，刘某未带钥匙开不开门，时间一长，屋里淘气的4岁小男孩急了，他走到阳台哭闹，随后骑坐在阳台上。此景被住在同楼一层的住户任志庆发现，未等说话，孩子已从高楼坠下。在这紧急时刻，任志庆毫不犹豫地冲上前去用双臂去接。在巨大的冲力下，孩子被接住后又坠落在地。后送儿童医院检查，小男孩左大腿骨折和轻微脑震荡，现以脱离危险。任志庆眼睛负伤，鼻梁骨被砸碎，一只胳膊骨折。
多么惊险的一幕，青年任志庆这种舍己救人的精神确实值得大家学习，假设4岁小男孩是从半米高的位置落到大人手中，小男孩会毫发无损，而从15层楼高的位置落下来后，为什么造成如此严重的后果？任志庆从观察到动手接住小男孩，允许他反应的时间到底有多少？他又冒着多大的危险去接小男孩的呢？ 生活中有很多这种落表达象。为了研究问题的方便，我们今天只研究最简单、
最理想的落体运动——自由落体运动。 (二)、新课教学
师：像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物，假设把线剪断，它就在重力的作用下，沿着竖直方向下落。从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。
师：不同的物体下落快慢是否一样呢？物体下落的快慢由哪些量决定？请大家结合日常生活经验回答以下问题。
生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量
大的下落快，质量小的下落快慢。
师：这位同学回答得对不对呢？大家看我来做几个实验。 1、演示实验
（1）、将一张纸和一粉笔在同一高度同时释放，结果粉笔先着地。 （2）、将两个完全一样的纸片，一个捏成团，一个平展，则纸团下落快。 师：物体下落快慢是由质量决定吗？ 生：不是的！ 师：为什么这样说？
生：第2个实验，质量一样却下落有快慢之分。 师：那你现在觉得物体下落快慢由什么因素决定呢？
生：我想应该是空气阻力，在刚刚的实验里，纸片变成纸团，从受力分析的
角度得出，空气阻力的影响小了，受空气阻力的影响。
提问：假设没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体下落的图景是什么样子呢？ 验证
2、牛顿管实验：
（1） 在没有空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。 （2） 在有空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。 实验现象：
（1）筒内没有空气时，金属片和羽毛下落的快慢相同。他们的运动情况是相同的。
（2）筒内有空气后，金属片和羽毛下落的快慢就不同了。
师：刚刚的实验现象验证了我们的猜想，在没有空气阻力即物体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。
师： 1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它
们同时落在月球表面，这是通过电视转播过的。 3、自由落体运动
师：物体若在没有空气阻力的情况下由静止下落，它的受力情况有什么特
点？
生：没有空气阻力，则物体只受重力。
师：很好！物理学中把这种只受重力作用，由静止开始下落的运动叫做自由
落体运动。
定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫自由落体运动 要注意理解“自由”这两个字：只受重力、初速度为零。
师：我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗？比方开始时演示的
下落运动是自由落体运动吗？
生：肯定不是，因为在地球表面大气层内，没有空气的情况是不存有的。 师：说得很好！在我们的日常生活环境下，自由落体运动是不存有的，仅仅
一种理想运动模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我们能够把日常生活中一些空气阻力影响不大的落体运动近似看作自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大，就是阻力跟重力相比能够忽略。
近似条件：一般情况下，密度较大实心物体的下落都能够近似看成自由落体运动。 3、实验
师：做自由落体运动的物体的运动规律是什么呢？速度随时间是如何变化
的？位移随时间又是如何变化的，我们该如何来研究它的运动规律呢？
生：利用打点计时器。先选择一个物体，这个物体必须密度大，实心，体积
不要太大，这样的话就能够把这个物体由静止开始下落的运动近似看成自由落体运动。接着用打点计时器来研究物体的运动规律。
师：请同学们自己设计并实行实验，将纸带的处理结果告诉我。
学生设计、操作并处理实验结果 总结分析运动规律 师：实验结论是什么？
生：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 师：如何得出这个结论？
生：根据实验得到的纸带，我猜想它是匀加速运动。于是我用匀变速直线运
动的运动规律saT2来验证纸带，结果证明自由落体运动是匀变速直线运动。
师：回答得非常准确！自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，这个
结论我们要牢记。
师：那再计算一下自由落体的加速度大小是多少？方向如何？
生：我所算得的结果在9.8左右，方向是竖直向下，因为物体是竖直向下匀
加速的，所以加速度方向应该与速度方向相同，竖直向下。
师：其他同学的结果呢？ 生：我的也差不多。 关键点提问
师：大家用的是质量不同的重锤做的实验，为什么求出来的加速度结果差不
多呢？
生：虽然重锤质量不同，但因为空气阻力影响较小，均能够近似成自由落体
运动，而我们已经知道：所有物体做自由落体运动的运动情况是完全一样的。所以测出来的结果差不多是符合事实的。
4、总结归纳重力加速度
（1）定义：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，常用g表示。 （2）方向：竖直向下
下面列出了地球上不同纬度的地方重力加速度的值。
地 点 赤道 广州 纬 度 0° 23°06′ 重力加速(m·s-2) 9.780 9.788 特 点 武汉 上海 东京 北京 纽约 莫斯科 北极 30°33′ 31°12′ 35°43′ 39°56′ 40°40′ 55°45′ 90° 9.794 9.794 9.798 9.801 9.803 9.816 9.832 小结：国际上取北纬45°海平面上的重力加速度值作为标准值：即g=9.8m/s2。
（3）大小：g=9.8 m/s2， 粗略的计算中，g=10 m/s2。
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀加速直线运动的规律，自由落体运动也适用，大家还记得匀加速直线运动的规律吗？ 速度规律 Vt=V。+ a t 位移规律 S=V。t+at2 /2 速度位移规律 Vt2 - v2。=2aS
自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。所以： 5、自由落体运动的运动规律 速度规律 Vt=gt 位移规律 h=gt2 /2 位移规律 Vt2=2gh
6、做一做：你能根据我们今天学习的知识，设计一个小实验，测出你的反应时间吗？
读一读（课本第45页）这段材料。
提问：能够跟踪检测自己的反应时间；检测不同人群的反应时间（性别、年龄、职业等）。研究采集到的数据，总结出反应时间跟哪些因素相关？等等。
这就是一个研究性学习小课题，同学们能够在课外继续研究。
（三）、应用练习 ：
1、简报中，小孩从15层楼上跌出，设15层楼高度为45m，有位青年从他所在的地方冲到楼窗下需要的时间是1.3s，请你估算一下他要接住孩子，
至多允许他有多长的反应时间。接触小孩时，小孩的速度是多大？
解：
由自由落体运动规律可知：h=gt2 /2 所以下落的时间为：t=(2h/g)1/2=3 (s) 允许反应时间：t’=t - t。=3 - 1.3=1.7 (s) 下落速度：V=gt=10X3=30 (m/s)
2、一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3s.假设不考虑空气阻力，悬崖有多高？实际上是有阻力的，所以实际高度比计算值大些还是小些？为什么？
11解:3 s内的位移为h3＝g t2＝×10×32 m＝45 m
223、为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过4s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？ （四）、课堂小结：
1、定义：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。 2、特点：（1）、物体只受重力作用
（2）、物体由静止开始下落（ V0 = 0 ）
3、性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 4、加速度：（1）、方向竖直向下
（2）、大小等于重力加速度g=9.8 m/s2， 粗略的计算中，g=10 m/s2。
（五）、布置作业：复习本节的内容，并完成本节的课时作业。
